三维齿轮轴建模及有限元仿真
摘 要有限元仿真可以预估齿轮轴的疲劳寿命、应力应变和材料的参量等方面的内容，本文在导师提供的二维齿轮轴模型的基础上，用三维建模软件Solidworks中建立齿轮轴三维模型，我们再根据有限元的基本理论，有限元模型才得以建立。最后在有限元分析软件hypermesh中进行网格划分，并加上扭矩，再在abaqus中进行分析，得到应力应变的数值。齿轮轴的有限元仿真和数据处理对齿轮轴的受力分析和使用寿命都起到了重大的作用。因此更好地使用有限元的分析，对我们以后的工作学期都会有很大的帮助。
目录
第一章绪论 1
1.1齿轮轴简介 1
1.2 选题的目的和意义 1
1.1齿轮轴简介 1
1.2发展历史 2
1.3本章小结 2
第二章齿轮轴的简介 3
2.1减速器的作用及工作原理 3
2.1.1作用 3
2.1.2工作原理 3
2.1.3减速器的分类和种类 3
2.2减速器齿轮轴的原材料和它的热处理 3
2.2.1轴类零件的材料 3
2.3本章小结 4
第三章使用solidworks制图 5
3.1齿轮轴的二维图纸如下： 5
3.2 solidworks三维建模 5
3.3 建立齿轮轴的三维模 5
3.3.1三维建模过程 5
3.3.2减速轴许用应力的计算 9
3.4本章小结 10
第四章 Hypermesh的使用 11
4.1 Hypermesh软件的简介 11
4.2 hHypermesh软件的使用 12
4.2.4施加力矩和载荷 13
4.3 ABAQUS的简介和使用 13
4.4本章小结 15
第五章 总结 16
致谢 17
第一章绪论
1.1齿轮轴简介
齿轮传动使我们机械中应用最广泛的部分。齿轮的主要作用是传递齿轮轴之间的动力与转矩，改变运动速度和方向。齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
轮齿简称齿，是齿轮上每一个用于啮合的凸起部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转；齿槽是齿轮上两相邻轮齿之间的空间；齿顶圆是指齿顶端所在的圆；齿根圆是指槽底所在的圆；基圆是形成渐开线的发生线作纯滚动的圆；分度圆是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。
1.2 选题的目的和意义
? 计算机辅助教学是教学发展的一个焦点，Pro/E软件三维建模技术的出现为机械类专业课教学提供了一种极好的现代化教学平台，而齿轮是机械领域中的一种典型零件，在机械装备中具有广泛应用。但由于各种机械装备所需的齿轮型号、规格存在差异，因此齿轮的设计、生产仍以订制为主，其设计效率较低。齿轮设计也在向集成化、自动化、智能化方向发展。齿轮设计、分析、制造过程的并行化使得齿轮设计制造周期缩短，但是当前齿轮的设计计算过程仍然沿用传统的手工计算方法，从而影响齿轮设计的总体效率。另外，当前齿轮三维建模过程还存在齿廓精度低等问题。本课题是渐开线齿轮基于Pro/E三维建模方法来设置齿轮轴的参数，通过Pro/E布局来监控整个齿轮参数。利用Pro/E这种方法便于将机械零件的设计计算跟三维实体建模融合起来，从而提高零件的设计计算和绘图效率,实现机器零件的快速造型和重构。齿轮轴的参数化建模这项研究，对进一步进行齿轮轴的有限元分析、齿轮啮合运动学和动力学分析等有着十分重要的意义。
1.1齿轮轴简介
齿轮轴是减速器的一个关键部件，它有着传递动力、扭矩和调解转速的作用，一个结构合理的减速器有着保证机器正常工作，延长零件使用寿命起到了很大的作用，同时还能极大的提高工人的和机器的工作的效率。
1.2发展历史
在上个世纪的20多年里，世界齿轮的技术有了极大地发展，同时对于齿轮也有它的了4大发展方向：高速化、小型化、低噪音和高的可靠度，同时还有技术发展的3大方向：硬的齿面技术、功率的分支技术和模块化设计技术。其它技术也有一定的发展:加工检测、修形、材料和热处理得知连控制，对齿轮轴的的精度提高，设计方法和手段都有提高。齿轮轴的技术和应用都日趋成熟，使齿轮的产品性能价格比提高很多，产品也越来越完美，齿轮在传动领域中仍然牢牢地占据了主要地位。在上世纪的七十到九十年代，齿轮轴也经过了许多的发展，同时齿轮技术也极高了不少。现在我国自己的设计生产制造能力已经基本可满足国内的需求了，设计的最高参数都得到了很大的提升，尤其是硬齿面技术也从刚开始的不合格到现在的技术成熟。除此之外，我们也渐渐的摸索和掌握了如何解决断轴等先进的问题，作为上世纪的难题，我们用自己一步步的探索而渐渐熟悉掌握了。我们而在八十到九十年初，我们制定了一些标准，如三环，对推进我们的齿轮轴技术起到了至关重要的作用。而九十年代到现在，我们更是提出了模块化的作用，这对于我们减速器齿轮技术的飞速发展起到了重要的作用。
1.3本章小结
本章主要介绍了齿轮轴的作用和工作原理，加上研究此课题的意义，让我们更加了解齿轮轴的发展历史，从而更好地融入到此课题中，我们不能平白无故，什么都不清楚的情况下研究一个毫无意义的问题，而是要多了解它的作用和意义，过去和将来的发展趋势，以此来了解此课题的意义。
第二章齿轮轴的简介
2.1减速器的作用及工作原理
2.1.1作用
减速器是一种动力传动机构，而它的作用主要主要是降低了速度，提高了扭矩，这也是我们使用减速器的目的所在；同时，减速器也降低了负载的惯量，一般的减速器都会有一个惯量数值。所以减速器有其三大作用：降低了速度；能够传递动力；增大扭矩。
2.1.2工作原理
减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机内燃机或其他告诉运转的动力通过减速器的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的摸底，普通的减速器也会有挤兑相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。
2.1.3减速器的分类和种类
减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的就是降低转速，增加扭矩。他的种类繁多，型号也各有不同，不同种类也有着不同的用途分类。一般有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮蜗杆减速器和行星齿轮减速器这5种。
2.2减速器齿轮轴的原材料和它的热处理
2.2.1轴类零件的材料
轴简述:轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱物件，但也有少部分是方形的。轴是支撑转动零件不予置一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。
目录
第一章绪论 1
1.1齿轮轴简介 1
1.2 选题的目的和意义 1
1.1齿轮轴简介 1
1.2发展历史 2
1.3本章小结 2
第二章齿轮轴的简介 3
2.1减速器的作用及工作原理 3
2.1.1作用 3
2.1.2工作原理 3
2.1.3减速器的分类和种类 3
2.2减速器齿轮轴的原材料和它的热处理 3
2.2.1轴类零件的材料 3
2.3本章小结 4
第三章使用solidworks制图 5
3.1齿轮轴的二维图纸如下： 5
3.2 solidworks三维建模 5
3.3 建立齿轮轴的三维模 5
3.3.1三维建模过程 5
3.3.2减速轴许用应力的计算 9
3.4本章小结 10
第四章 Hypermesh的使用 11
4.1 Hypermesh软件的简介 11
4.2 hHypermesh软件的使用 12
4.2.4施加力矩和载荷 13
4.3 ABAQUS的简介和使用 13
4.4本章小结 15
第五章 总结 16
致谢 17
第一章绪论
1.1齿轮轴简介
齿轮传动使我们机械中应用最广泛的部分。齿轮的主要作用是传递齿轮轴之间的动力与转矩，改变运动速度和方向。齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
轮齿简称齿，是齿轮上每一个用于啮合的凸起部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转；齿槽是齿轮上两相邻轮齿之间的空间；齿顶圆是指齿顶端所在的圆；齿根圆是指槽底所在的圆；基圆是形成渐开线的发生线作纯滚动的圆；分度圆是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。
1.2 选题的目的和意义
? 计算机辅助教学是教学发展的一个焦点，Pro/E软件三维建模技术的出现为机械类专业课教学提供了一种极好的现代化教学平台，而齿轮是机械领域中的一种典型零件，在机械装备中具有广泛应用。但由于各种机械装备所需的齿轮型号、规格存在差异，因此齿轮的设计、生产仍以订制为主，其设计效率较低。齿轮设计也在向集成化、自动化、智能化方向发展。齿轮设计、分析、制造过程的并行化使得齿轮设计制造周期缩短，但是当前齿轮的设计计算过程仍然沿用传统的手工计算方法，从而影响齿轮设计的总体效率。另外，当前齿轮三维建模过程还存在齿廓精度低等问题。本课题是渐开线齿轮基于Pro/E三维建模方法来设置齿轮轴的参数，通过Pro/E布局来监控整个齿轮参数。利用Pro/E这种方法便于将机械零件的设计计算跟三维实体建模融合起来，从而提高零件的设计计算和绘图效率,实现机器零件的快速造型和重构。齿轮轴的参数化建模这项研究，对进一步进行齿轮轴的有限元分析、齿轮啮合运动学和动力学分析等有着十分重要的意义。
1.1齿轮轴简介
齿轮轴是减速器的一个关键部件，它有着传递动力、扭矩和调解转速的作用，一个结构合理的减速器有着保证机器正常工作，延长零件使用寿命起到了很大的作用，同时还能极大的提高工人的和机器的工作的效率。
1.2发展历史
在上个世纪的20多年里，世界齿轮的技术有了极大地发展，同时对于齿轮也有它的了4大发展方向：高速化、小型化、低噪音和高的可靠度，同时还有技术发展的3大方向：硬的齿面技术、功率的分支技术和模块化设计技术。其它技术也有一定的发展:加工检测、修形、材料和热处理得知连控制，对齿轮轴的的精度提高，设计方法和手段都有提高。齿轮轴的技术和应用都日趋成熟，使齿轮的产品性能价格比提高很多，产品也越来越完美，齿轮在传动领域中仍然牢牢地占据了主要地位。在上世纪的七十到九十年代，齿轮轴也经过了许多的发展，同时齿轮技术也极高了不少。现在我国自己的设计生产制造能力已经基本可满足国内的需求了，设计的最高参数都得到了很大的提升，尤其是硬齿面技术也从刚开始的不合格到现在的技术成熟。除此之外，我们也渐渐的摸索和掌握了如何解决断轴等先进的问题，作为上世纪的难题，我们用自己一步步的探索而渐渐熟悉掌握了。我们而在八十到九十年初，我们制定了一些标准，如三环，对推进我们的齿轮轴技术起到了至关重要的作用。而九十年代到现在，我们更是提出了模块化的作用，这对于我们减速器齿轮技术的飞速发展起到了重要的作用。
1.3本章小结
本章主要介绍了齿轮轴的作用和工作原理，加上研究此课题的意义，让我们更加了解齿轮轴的发展历史，从而更好地融入到此课题中，我们不能平白无故，什么都不清楚的情况下研究一个毫无意义的问题，而是要多了解它的作用和意义，过去和将来的发展趋势，以此来了解此课题的意义。
第二章齿轮轴的简介
2.1减速器的作用及工作原理
2.1.1作用
减速器是一种动力传动机构，而它的作用主要主要是降低了速度，提高了扭矩，这也是我们使用减速器的目的所在；同时，减速器也降低了负载的惯量，一般的减速器都会有一个惯量数值。所以减速器有其三大作用：降低了速度；能够传递动力；增大扭矩。
2.1.2工作原理
减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机内燃机或其他告诉运转的动力通过减速器的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的摸底，普通的减速器也会有挤兑相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。
2.1.3减速器的分类和种类
减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的就是降低转速，增加扭矩。他的种类繁多，型号也各有不同，不同种类也有着不同的用途分类。一般有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮蜗杆减速器和行星齿轮减速器这5种。
2.2减速器齿轮轴的原材料和它的热处理
2.2.1轴类零件的材料
轴简述:轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱物件，但也有少部分是方形的。轴是支撑转动零件不予置一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。
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